基于定量磁敏感成像的急性缺血性脑卒中磁化率分析

洪居陆，李 慧，申小明，卢瑞梁， 贺小红，周新韩，高明勇*>

(1.佛山市第一人民医院 中山大学附属佛山医院医学影像科，2.肿瘤中心放疗科，广东 佛山 528000)

急性缺血性脑卒中(acute cerebral ischemia, ACI)亦称为急性脑梗死，是严重威胁人类健康和生命的常见病和多发病，死亡/残疾率为33.4%～44.6%，需加强早期诊断、治疗、康复和预防再发[1]。静脉溶栓疗法是公认的治疗ACI最有效的方法，但最严重的并发症是症状性颅内出血，ACI出血性转化(hemorrhagic transformation, HT)发生率约8.50%～30.00%，其中有症状者约1.5%～5.0%[2]，病死率高达66.7%以上[3]。对治疗过程中ACI HT的监控，目前临床主要采用SWI技术[4-5]，其中定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping， QSM)[6]可以对脑微出血(cerebral microbleeds, CMBs)和HT定量分析。本研究采用QSM技术定量分析ACI病灶磁化率，探讨其临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2017年1月—6月我院临床怀疑ACI而行急诊常规MR平扫的42例患者，年龄26～86岁，平均(61.9±14.4)岁。纳入标准：①病灶在b=1 000 s/mm2DWI图像上呈高信号；②完成QSM扫描；③QSM重组图像无移动伪影。排除标准：①患者躁动，无法配合检查；②病灶在b=1 000 s/mm2DWI图像上呈等信号或低信号；③QSM重组图像有移动伪影。最终纳入23例ACI患者，男17例，女6例，年龄26～86岁，平均(60.7±15.8)岁，病灶位于左侧9例，右侧14例。随访时间5～15天，以出院时间为最终节点，临床根据病情需要复查CT。本研究经我院医学伦理委员会批准，患者均签署MR检查知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750W 3.0T超导MR扫描仪，8通道标准头线圈。每周使用MR水模(GE编号2152220 REV4，MRS SPHERE)对常规序列及QSM序列扫描1次，以保证图像质量一致。嘱患者仰卧，以楔形海绵垫固定其头部。轴位扫描平行于胼胝体嘴与压部最低点连线，扫描序列及参数：T1W-FLAIR，TE 22.7 ms，TR 2 508 ms，TI 794 ms，回波链长度 8，NEX 2.0，扫描时间119 s，矩阵320×256；T2W FSE序列，TE 117.1 ms，TR 4 944 ms，回波链长度 32，NEX 1.5，扫描时间64 s，矩阵416×416；T2W FLAIR序列，TE 95.2 ms，TR 9 000 ms，TI 2 475 ms，回波链长度 16，NEX 1.0，扫描时间153 s，矩阵256×256。DWI采用EPI序列，TE 77.3 ms，TR 4 880 ms，回波链长度 1，NEX 2.0，扫描时间64 s，b=0、1 000 s/mm2，矩阵130×160；层数20层，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm，FOV 24.0 cm×24.0 cm。QSM序列：复制常规序列轴位扫描的倾斜度，FA 12°，TE 3.1、6.5、9.8、13.1、16.4、19.7、23.1、26.4、29.7、33.0、36.3、39.7、43.0、46.3、49.6、52.9 ms，TR 84.3 ms，NEX 0.7，扫描时间378 s，层数50层，层厚2 mm，无层间距，FOV 25.6 cm×25.6 cm，矩阵256×256。

1.3 图像分析 将薄层图像导入GE AW4.6工作站Functool软件(9.4.05版)QSM模块，设置阈值为0.06，于回波数为“14、15、16”后处理图像中，获得软组织分辨率高、组织对比度良好的磁敏感图和相位图。在QSM序列回波数为16的幅度图上，选择b=1 000 s/mm2的DWI图像高信号区域，勾画ROI，获得病灶磁化率，并在对侧相应位置获得同样大小的镜像ROI和磁化率，见图1、2。ROI包括皮层灰质(cortical gray matter, CGM)、皮层下白质(subcortical white matter, SWM)、尾状核(caudate, CA)、苍白球(globus pallidus, GP)、壳核(putamen, PU)、丘脑(thalamus, TH)、黑质(substantia nigra, SN)、齿状核(dentate nucleus, DN)、脑桥(pons, PO)。ROI面积需小于DWI图像所示高信号病灶区域，且直径≤10 mm2，如病灶面积大，累及CGM、SWM、基底核灰质核团，则各区域分别勾画ROI，并确保每个ROI局限于特定区域。根据磁敏感图上病灶是否为高信号(即CMBs)，将病灶ROI分2组，即高信号组(CMBs组)和等或低信号组(无CMBs组)。

表1 不同位置病灶与对侧磁化率的对比(±s)

表1 不同位置病灶与对侧磁化率的对比(±s)

位置磁化率(×10-9ppd)病灶侧对照侧Z值P值GP(n=5)20．74±40．2415．77±50．72-0．4050．686CA(n=5)13．63±11．2127．48±31．99-0．4050．686PU(n=4)23．70±32．8457．10±24．61-1．8260．068SN(n=2)21．10±0．7151．90±61．80-0．4470．655TH(n=4)14．31±3．6920．06±13．06-1．0950．273PO(n=5)17．46±40．58-30．58±22．53-2．0230．043CGM(n=22)50．53±62．45-3．74±13．16-3．1300．002SWM(n=30)-17．39±50．72-15．37±17．72-0．4220．673

图1患者男，47岁 右侧大脑半球大面积ACI A.QSM磁敏感图，病灶呈稍高信号，边界不清; B.QSM相位图，病灶呈高信号; C.QSM原始幅度图(TE=52.9 ms，T2*WI)病灶呈高信号; D.DWI (b=1 000 s/mm2)示病灶呈高信号; E.在图A病灶区域勾画ROI，并获得对侧镜像ROI；病灶局部磁化率为3.13 ppd，对侧镜像磁化率-20.60 ppd (箭示病灶)

图2患者男，47岁，右侧顶叶ACI CMBs A.QSM磁敏感图呈高信号; B.QSM相位图呈低信号; C.QSM原始幅度图(T2*WI)呈低信号; D.DWI呈高信号; E.在病灶区域勾画ROI，并获得对侧镜像ROI; CMBs磁化率99.80 ppd，对侧镜像磁化率-11.70 ppd (箭示病灶)

由1名经QSM后处理应用培训的高年资医师完成ROI勾画，另由1名资深影像医师核对数据，如有异议，经协商重新勾画ROI。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件，计量资料以±s表示。采用单样本K-S检验正态性检验。病灶与对侧磁化率的比较采用配对Wilcoxon符号秩和检验。两组磁化率的比较采用配对Wilcoxon符号秩和检验；并根据病灶累及区域，如CGM、SWM、基底核团等，分别对病灶侧与对侧磁化率采用配对Wilcoxon符合秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

不同性别、年龄ACI患者差异无统计学意义(t=-0.506，P=0.618)。23例ACI患者中，共测量77个ROI病灶的磁化率；CMBs组7例(7/23，30.43%)，ROI CMBs发生率为18.18%(14/77)，分别位于CGM、SWM、PO，其中CGM发生率为45.45%(10/22)，SWM发生率为6.67%(2/30)，PO发生率为40.00%(2/5)。

ACI病灶磁化率[(11.09±55.92)×10-9ppd]与对侧[(-0.88±30.86)×10-9ppd]比较差异无统计学意义(Z=-1.907，P=0.057)。CMBs组[(79.04±52.25)×10-9ppd]和无CMBs组[(-4.01±44.57)×10-9ppd]病灶磁化率差异有统计学意义(Z=-3.297，P=0.001)。CMBs组病灶侧与对侧[(-12.10±16.75)×10-9ppd]的磁化率差异有统计意义(Z=-3.296，P=0.001)，无CMBs组病灶侧与对照侧[(1.61±32.77)×10-9ppd]的磁化率差异无统计学意义(Z=-0.157，P=0.875)。根据ROI的位置，仅PO和CGM磁化率与对照侧的差异有统计学意义(Z=-2.023、-3.130，P=0.043、0.002)，见表1。

住院期间临床随访和CT复查，仅1例发生HT，发生率4.35%(1/23)。

3 讨论

缺血性脑卒中定义为突发起病，有神经系统定位症状、体征，24 h内未恢复，并经头部影像学证实为ACI，或24 h内卒中症状或体征缓解但头部影像学检查发现新发卒中责任病灶者，诊断标准参照2010年《中国急性缺血性脑卒中诊治指南》[7]。ACI是发生于3天内的缺血性脑卒中。

CMBs是脑实质内均匀一致的圆形或椭圆形、边界清晰的异常信号区，SWI序列呈低信号，QSM序列磁敏感图呈高信号。其大小界定标准尚不统一，有学者[4]认为直径2～5 mm，亦有学者[8]认为直径≤10 mm，本研究采用后者为标准。HT是在缺血性脑卒中后梗死区发生的继发性出血，包括自发性出血和医源性出血。

3.1 脑缺血再灌注原理 毛细血管内皮细胞间的紧密连接及基底膜共同构成血脑屏障。细胞外基质分子是基底膜的主要成分。脑缺血一定时间恢复血液供应后，其功能不但未能恢复，反而出现了更加严重的脑功能障碍，即脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury, CIR)[9]。CIR的病理生理过程复杂，主要与兴奋性氨基酸毒性、自由基及脂质过氧化、热休克蛋白表达紊乱，线粒体功能障碍，一氧化氮、Ca2+超载、白介素-1β、核因子κB等因素有关。在多种因素的共同作用下，细胞外基质成分降解，血脑屏障破坏，细胞水肿、死亡，导致HT发生[10]。本研究发现，ACI病灶磁化率与对侧镜像脑组织对比，差异无统计学意义；而CMBs组病灶磁化率与对侧镜像脑组织差异有统计学意义。

不同位置的ACI，HT发生情况不同[10]。由于SWM由终末动脉供血，侧支循环少，且多呈低灌注状态，而CGM是由于较大动脉供血，侧支循环多，多呈过度灌注状态。因此，当较大动脉闭塞致皮层发生ACI后，易出现CIR，导致HT。本研究不同ROI的CMBs发生概率，CGM约45.45%，而SWM仅6.67%，与既往报道[10]相符。为排除解剖部位对ACI磁化率的影响，本研究将ACI按解剖位置分为CGM、SWM、CA、PU、SN、TH及PO，发现仅CGM及PO磁化率与对照侧的差异有统计学意义，可能与这两个部位CMBs发生概率较高有关。

3.2 CMBs与HT关系 病理学中CMBs是从血管壁外溢的血液产物，反映具有出血倾向血管疾病的发生[11]。有研究[4,8]报道，腔隙性脑梗死CMBs发生率40.8%～53.5%。HT可为脑梗死自然转归的过程，也可以是抗栓、溶栓治疗后的并发症。多数脑梗死HT无症状，但严重者可导致病情急剧恶化甚至死亡[10]。HT发生率为8.5%～53.3%[5]，其中有症状者1.5%～5.0%[1]。本研究HT发生率仅4.35%，可能与本院神经内科对合并CMBs的ACI治疗方案较谨慎有关。

ACI病灶内出现CMBs后，是否适合溶栓，溶栓是否增加HT的发生率，目前争议较大。有研究[12]认为广泛(≥3个)CMBs的存在，增加了脑卒中溶栓治疗后再出血的风险。Kakar等[13]亦认为CMBs是脑卒中继发性脑出血的独立危险因素，尤其在皮质和基底核多发的CMBs，与其有明显相关性[14]，且严重影响预后[15]。但有学者[7]认为，CBMs是一种长期的慢性过程，且有研究[11]不支持单纯将CBMs作为溶栓的排除因素，溶栓前MRI图像上少量CMBs并不影响溶栓治疗的安全性[16]。

3.3 CMBs的检测 CT无法检测到CMBs，早期检测主要采用T2*WI，随着SWI技术普及，其检测CMBs优于T2*WI。有研究[17]认为DWI也可检测CMBs，但敏感度和特异度低于SWI。QSM是在SWI基础采用更先进算法，可获得更精准的局部磁化率场图信号，较真实反映组织磁化率的空间分布，可对磁化率进行定量分析[6]。本研究采用QSM技术对ACI检测，CMBs发生率约30.43%，低于既往报道[4,8]。

3.4 不足与展望 由于本研究ACI患者治疗后多采用CT复查，且基于病情，未将所有患者纳入，尚不能利用治疗前后病灶磁化率变化预测出血风险。

综上所述，QSM可检出ACI内CMBs或HT，并可定量分析磁化率，有助于指导临床治疗。

[1] 中华医学会神经病学分会.中国急性缺血性脑卒中诊治指南2014.中华神经外科杂志,2015,48(4):246-257.

[2] Lindley RI, Wardlaw JM, Sandercock PA, et al. Frequency and risk factors for spontaneous hemorrhagic transformation of cerebral infarction. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2004,13(6):235-246.

[3] 李江,励勇,陈芙庭,等.急性缺血性脑卒中溶栓后脑出血.中华神经医学杂志,2014,13(13):746-748.

[4] 张定,牟奇猛,韩波,等.脑腔隙性脑梗死与微出血的相关性研究.医学影像学杂志,2015,25(1):27-33.

[5] 董龙春,文小检,刘筠,等.SWI在预测缺血性脑卒中出血性转化中的价值.实用放射学杂志,2014,30(4):561-564.

[6] 洪居陆,申小明,卢瑞梁,等.基于定量磁敏感成像的正常青年人脑磁化率分析.中国医学影像技术,2017,33(5):693-697.

[7] 吴钢,陈基,杨锦珊,等.脑无症状的SWI“微出血信号”用栓子外渗学说解释:微栓子信号?中风与神经疾病杂志,2014,31(6):543-547.

[8] Cordonnier C, Al-Shahi Salman R, Wardlaw J. Spontaneous brain microbleeds: Systematic review, subgroup analyses and standards for study design and reporting. Brain, 2007,130(Pt 8):1988-2003.

[9] 刘启锋,刘明,刘玉河,等.脑缺血再灌注损伤机制研究进展.中华神经外科疾病研究杂志,2006,5(6):566-568.

[10] 王健楠,南光贤.脑梗死出血性转化的相关因素.中国老年学杂志,2015,35(20):5976-5978.

[11] Kim BJ, Lee SH. Cerebral microbleeds: Their associated factors, radiologic findings, and clinical implications. J Stroke, 2013,15(3):153-163.

[12] Yan S, Jin X, Zhang X, et al. Extensive cerebral microbleeds predict parenchymal haemorrhage and poor outcome afterintravenous thrombolysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2015,86(11):1267-1272.

[13] Kakar P, Charidimou A, Werring DJ. Cerebral microbleeds: New dilemma in stroke medicine. JRSM Cardiovasc Dis, 2012,1(8):1-14.

[14] Lee SH, Ryu WS, Roh JK. Cerebral microbleeds are a risk factor for warfarin-related intracerebral hemorrhage. Neurology, 2009,72(2):171-176.

[15] Kim TW, Lee SJ, Koo J, et al. Cerebral microbleeds and functional outcomes after ischemic stroke. Can J Neurol Sci, 2014,41(5):577-582.

[16] Derex L, Nighoghossian N, Hermier M, et al. Thrombolysis for ischemic stroke in patients with old microbleeds on pretreatment MRI. Cerebrovasc Dis, 2004,17(2-3):238-241.

[17] 张玉,王成健,杨景震,等.脑微出血灶:3.0T MRI多序列成像的研究.中国临床医学影像杂志,2015,26(2):131-134.

2017版中国科技期刊引证报告相关数据——《中国医学影像技术》

由中国科学技术信息研究所主持的“2016中国科技论文统计结果发布会”于2017年10月31日在北京国际会议中心举行。《中国医学影像技术》杂志在《2017版中国科技期刊引证报告》(核心版)的相关数据为：

1文献来源量：442篇；

2基金论文比：0.41；

3总被引频次：3582；

4影响因子：0.709；

5学科扩散指标：20.57；

6学科影响指标：0.90；

7综合评价总分：65.70。